コンピュータ基礎とプログラミング（第四回）

森 雅智morimori@ht.sfc.keio.ac.jp

2010年 秋学期

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先週の復習＆課題解答

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どんなソースコードを書くべきか？

• ソースコードにはロジックそのものが書かれている

• いつも自分の書いたソースコードを読むとは限らない

• 自分の書いたソースでも，1ヶ月前に書いたコードは他人のコード

• ～～～の高いコードを書くことが大事！

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どんなソースコードを書くべきか？

• ソースコードにはロジックそのものが書かれている

• いつも自分の書いたソースコードを読むとは限らない

• 自分の書いたソースでも，1ヶ月前に書いたコードは他人のコード

• 可読性の高いコードを書くことが大事！

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可読性のためのテクニック• 一般に，if文などで中括弧{}が出てきた時には～～～を行うのが主流

before after プログラムの構造が分かりやすくなる

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可読性のためのインデント• 一般に，if文などで中括弧{}が出てきた時にはインデント（字下げ）を行うのが主流

before after プログラムの構造が分かりやすくなる

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可読性のための命名規則

• ～～～には意味のある名前をつける

before after変数の中身が想像できるようになる

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可読性のための変数名• 変数名には意味のある名前をつける

before after変数の中身が想像できるようになる

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可読性のまとめ

• 中括弧{}でインデントする

• 変数名はきちんとつける

• aとかbはできるだけ避ける（特に長いプログラムになる場合）

プログラムが大規模になればなるほど大事9

プログラムの制御• プログラムの基本的な構成

• ～～

• プログラムに書かれた順に実行していく

• ～～

• ある条件が成り立つとき処理Aを実行し，そうでなければ処理Bを実行する

• ～～

• ある条件を満たしている間処理を繰り返す．条件を満たさなくなった時点で繰り返しをやめる

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プログラムの制御• プログラムの基本的な構成

• 順次

• プログラムに書かれた順に実行していく

• 分岐

• ある条件が成り立つとき処理Aを実行し，そうでなければ処理Bを実行する

• 反復

• ある条件を満たしている間処理を繰り返す．条件を満たさなくなった時点で繰り返しをやめる

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whileによる繰り返し• while(条件式){ 処理 }で，～～～の評価結果が～～の間処理を繰り返す事ができる

• 処理順序

1. 条件式の評価を行う

2. もし1の値がtrueなら処理を実行．実行後1に戻る

3. 1の値がfalseの時，処理を実行せず次の文へ進む

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whileによる繰り返し• while(条件式){ 処理 }で，条件式の評価結果がtrueの間処理を繰り返す事ができる

• 処理順序

1. 条件式の評価を行う

2. もし1の値がtrueなら処理を実行．実行後1に戻る

3. 1の値がfalseの時，処理を実行せず次の文へ進む

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指定回数の繰り返し

• 「焼肉食べたい」と10回言ってみて

• 指で回数を数えた人？

• 頭の中で回数を数えた人？

• それが「～～（～～）」という概念

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指定回数の繰り返し• 「焼肉食べたい」と10回言ってみて

• 指で回数を数えた人？

• 頭の中で回数を数えた人？

• それが「カウンタ（counter）」という概念

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whileによる繰り返し

• 概念的にはこういうこと

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それぞれの行をソースコードにしていく

whileによる繰り返し

• ソースコードに直すとこうなる

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注意：無限ループ• ～～～～～となる様なコードを書くと，無限ループが発生する

• プログラムがずっと全力で動作し続け，止まらなくなる

• プログラムが暴走して操作を受け付けなくなる

iが常に0以上のため無限ループとなる18

注意：無限ループ• whileの条件式が常にtrueとなる様なコードを書くと，無限ループが発生する

• プログラムがずっと全力で動作し続け，止まらなくなる

• プログラムが暴走して操作を受け付けなくなる

iが常に0以上のため無限ループとなる19

無限ループ時の対処• for Windows

1. Ctrl + Alt + Deleteを押して「タスクマネージャ」を起動

2. 「プロセス」タブでCPU使用率順に並べ替え，暴走しているjavaw.exe及びjava.exeを強制終了する

• for Mac

1. DockのProcessingアイコンを右クリック（or Ctrl+クリック）

2. 「終了」を選択すると，プログラムと一緒に終了する

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繰り返し条件の注意• それぞれ何回繰り返すか？

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繰り返し条件の注意• 油断していると境界値を間違えやすいので注意

0から9までで10回 0から10までで11回

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条件式色々• それぞれ何回繰り返すか？

手元で書いて確かめてもOK

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先週の課題• 1つ目から20個目までのフィボナッチ数列を計算し，表示せよ

• ※フィボナッチ数列とは，前二つの数の和が次の項になる数列（0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ...）

• 詳細はググって調べて下さい

• フィボナッチ数列で最初に100000以上になるのは何番目の数か．またその数を求めよ

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一問目の戦略• フィボナッチ数について（N番目のフィボナッチ数を考える）

• N == 1の時，0

• N == 2の時，1

• N > 2の時，Nはひとつ前と二つ前の数の和

• N <= 2の時はそれぞれ決まった値を出し，それ以上の数の場合，計算によって求める

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この時点でのソースコード• N == 0, N == 1の時は自明なので，書けるところから書いていく

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N > 2の時の戦略• いきなりプログラムを書こうとしてはいけない• ハマります

• まずはある程度手計算してみて，計算の傾向を洗い出す

• この時，なるべく図で計算ロジックが分かるようにすると分かりやすい

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N > 2のフィボナッチ数

+

+

1.ひとつ前の行のbefore1を参照し，before2にコピー

2.ひとつ前の行のcurrentを参照し，before1にコピー

3.before2 + before1をcurrentにコピー

current: N番目のフィボナッチ数before1: N - 1番目のフィボナッチ数before2: N - 2番目のフィボナッチ数

current, before1, before2の三つの変数が必要

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N == 3の時のフィボナッチ数

使う変数を宣言，初期化

N==1の時，currentは0固定

N==2の時，currentは1固定before1を忘れずに更新する

N==3の時，before2, before1を更新し，

before2 + before1をcurrentに代入

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次なる戦略• N == 3のプログラムが出来たので，引き続きN == 4から先も書いてみる

•まだ繰り返しにはしない

•急がず，一手ずつ，確実に

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N == 3からN == 6まで（前略）

N==3の時，before2, before1を更新し，

before2 + before1をcurrentに代入

N==4の時，before2, before1を更新し，

before2 + before1をcurrentに代入

N==5の時，before2, before1を更新し，

before2 + before1をcurrentに代入

N==6の時，before2, before1を更新し，

before2 + before1をcurrentに代入31

繰り返しの検討• いくつか書いてみたので，以下の手順で繰り返し処理を検討する

• 同じような処理が行われているか？

• 違う部分があれば，どこがどう違うか？

• その値は何によって定まるか？変数を用いて表現できるか？

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比較

赤枠で囲った部分以外は全く同じまた，赤枠部分はNの値そのものである

N > 2の時，同じ処理の繰り返しで表現することができそう

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繰り返し条件• まずは繰り返し条件を検討する• Nは3から20まで

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とりあえず当てはめ

このままだと

計算結果は良さそうだが，すべて「N=3の時」になってしまう

→変数に置き換える

（N=1, N=2の時は省略）

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最終版

1つ目から20個目までのフィボナッチ数36

二問目の戦略• 最初に100000以上になる時の値を求める

• →100000以上になったら繰り返ししないとすれば，その時のcurrentが求める値

フィボナッチ数を求める部分は変えないのが大事

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二問目解答

currentが100000を超えたら繰り返しを止めたいので，currentが100000より小さい時に繰り返す

繰り返しを抜ける前にNの値は1進められてしまっているので，表示するNの値は-1する

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今週の内容

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Agenda

• SFCLib環境のインストール

• 繰り返し・二重の繰り返し再び

• いくつかの便利知識・テクニックを詳解

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SFCLibのインストール• Processingの環境設定の「Sketchbook location」フォルダ内に「libraries」

フォルダを作成

• libraries内に以下のURLからダウンロードしたsfclib.zipを解凍する

• http://www.ht.sfc.keio.ac.jp/~morimori/compro10f/sfclib.zip

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SFCLibの動作テスト• Processingを再起動した後，以下のソースコードを書いて実行してみる

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SFCLibとは• コンピュータ基礎とプログラミングの授業で使われているライブラリ

• ライブラリ: よく使われる様な機能をまとめた便利プログラム集

• 期末試験でも使われるので，やっておきます

• できること

• N * Nの四角形を画面上に配置し，それぞれの色を任意に変化させることが出来る

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SFCLibの座標系• 左上が(0, 0)，右下が(9, 9)になる

(0, 0) (9, 0)

(9, 9)(0, 9)

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Processing版SFCLibの使い方• C/C++版と違うので注意

SFCLibを使うための宣言

void setup(){}の中括弧内に以下の設定を記述ウィンドウサイズを280pixel * 280 pixelに設定（変更可能）Processingに一度だけ描画するように指定（気にしなくて良い）

void draw(){}の中括弧内にプログラムを記述最初にlib.sfcInit()を指定するその後，プログラムを書き始める

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SFCLib使用例

この行を追加

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SFCLibの命令• lib.sfcInit()

• 10 * 10個の四角形を描画する．最初に一回だけ呼ぶこと

• lib.sfcPoint(x, y)

• x, yの座標に黒点を描画する

• lib.sfcPoint(x, y, color)

• x, yの座標に以下のカラーコードに従ったcolorで点を描画する

0: black1: blue2: green3: cyan4: red5: magenta6: yellow7: white47

演習:SFCLibに慣れる• 以下の図を描画せよ

その1 その248

演習：繰り返し• 繰り返しを使って以下の図を描画せよ

その1 その2 その3

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演習：二重の繰り返し• 二重の繰り返しを使って以下の図を描画せよ

その1 その2 その3

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今週の課題その1

• 以下の図を描画するプログラムを作成せよ• ヒント: カラーコード表の数値に着目

• 設計図も添付すること0: black1: blue2: green3: cyan4: red5: magenta6: yellow7: white

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設計図について• フリーフォーマット

• 紙に書いて写真に撮っても，Word等のファイルに書いても良い

• 必ず書くこと

• 自分の考えた戦略

• 問題をどう分割したか？自分なりの解釈など

• 試行錯誤の過程

• 失敗して，やり直した部分も入れる

• できれば後でなぜその戦略がダメだったのかも書く

配点の半分はここで付けます！！

繰り返しの制御• 要求その一

• 以下の図を描画するプログラムを作成せよ

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continue文• 実行している繰り返し処理を強制的にスキップし，繰り返し条件式の評価に処理を飛ばす

i == 4の時だけこの先を実行しない

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繰り返しの制御（2）

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• 要求その二

• 以下の図を描画するプログラムを作成せよ

break文• 実行している繰り返し処理を条件式に関わらず強制的に脱出する

i == 4の時に繰り返しを止める

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continue, break文について• 使わなくてもフラグ変数とif文を使うことで同等のことは出来る

• しかし，多くの場合ifの入れ子構造を浅くする事ができる

• →可読性が上がり，読みやすくなる使えば常に見やすくなるわけではないので，

必要なときにのみ使うこと57

まとめ• これまでの内容で順次，反復(while)，分岐

(if-else)の全てを扱った

• これらはプログラミング言語C/C++,

Processingの構文の基礎であり，他の言語でも同じように応用できる

• すごく大事なので，必ずマスターしておくこと

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とはいっても• これまでの内容だけだと表現し辛かったり，読みにくい・冗長になってしまうことがある

• ここから先はプログラミングを便利にする機能を解説

• とはいっても事実上必須の知識• 論理的にプログラミング言語の知識を身につけていきましょう

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便利な演算子• インクリメント（デクリメント）演算子++（--）

• 「i++（i--）」はiに1を足す（引く）

• 単体で使ったときは「i = i + 1（i = i - 1）」と同じ意味

• 乗算**，除算//は無いので注意

• 複合代入演算子 +=, -=, *=, /=, %=

• 「i += n」は「i = i + n」と同じ意味（他も同じ）

慣れてきたら使うと便利60

今週の課題その2

• SFCLibを使って自由に絵を書きなさい．

• ドット絵，模様など，何を書くかはセンスに任せます

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